JP2017183471A - Evaluation method for point detect region - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method for a point detect region of a silicon wafer, in which an Nv region and an Ni region can be distinguished in an N region in a short time, at low cost, and with high accuracy.SOLUTION: An evaluation method for a point detect region of a silicon wafer includes: a step of introducing interstitial silicon in a bulk of the silicon wafer by performing a thermal oxidization process on the silicon wafer at 800 to 1100°C for 30 to 90 minutes under the pyrogenic oxidation condition; a step of removing a thermally oxidized film formed on the silicon wafer in the thermal oxidization step, by HF etching; a step of measuring the minor carrier diffusion length in the silicon wafer after the thermally oxidized film removing step; and a step of evaluating the point defect region on the basis of the minor carrier diffusion length measured in the measurement step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating a point defect area of a silicon wafer.

チョクラルスキー法(CZ法)等にて引き上げられたシリコン単結晶では、結晶製造工程において点欠陥(空孔、格子間シリコン)が導入され、これらが凝集してグローイン欠陥を形成する領域(V領域、I領域)と、点欠陥が凝集していない完全結晶領域(N領域)等が存在する。また、N領域の中にも、点欠陥の凝集は起こっていないものの、空孔が優勢なNv領域と、格子間シリコンが優勢なNi領域とが存在する。   In a silicon single crystal pulled by the Czochralski method (CZ method) or the like, point defects (vacancies, interstitial silicon) are introduced in the crystal manufacturing process, and these aggregate to form a glow-in defect (V Region, I region), and a complete crystal region (N region) in which point defects are not aggregated. In the N region, there is an Nv region in which vacancies are dominant and an Ni region in which interstitial silicon is dominant although point defects are not aggregated.

グローイン欠陥はデバイスの特性を損なう可能性が有るため、ウェーハ製造工程やウェーハ出荷直前などに検査を行い、グローイン欠陥の発生領域を含むウェーハをデバイス形成工程に投入しないようにすることが望ましい。   Since the grow-in defect may impair the characteristics of the device, it is desirable to inspect the wafer manufacturing process or immediately before the shipment of the wafer so that the wafer including the glow-in defect generation area is not put into the device forming process.

また、N領域においても、酸素析出等の挙動に違いが生じ、ゲッタリング効果等のデバイスの特性を損なう場合がある。よって、グローイン欠陥の発生が無いN領域の中でもその点欠陥の分布を予め把握しておくことが望ましく、特には、Nv領域とNi領域の境界を特定しておくことが望ましい。   Also in the N region, a difference in behavior such as oxygen precipitation occurs, which may impair device characteristics such as a gettering effect. Therefore, it is desirable to grasp the distribution of the point defects in the N region where no glow-in defect occurs, and in particular, it is desirable to specify the boundary between the Nv region and the Ni region.

このように、シリコン単結晶インゴットにおいて、V領域、I領域、N領域の区分を行うことが単結晶の品質レベルを評価するうえで重要であり、同時に、N領域の中のNv領域とNi領域の区分を行うことも重要となる。   As described above, in the silicon single crystal ingot, it is important to evaluate the quality level of the single crystal by dividing the V region, the I region, and the N region, and at the same time, the Nv region and the Ni region in the N region. It is also important to make the classification.

近年では、特に、N領域の中のNv領域とNi領域の区分を正確に行うことができる点欠陥領域の評価方法が求められている。   In recent years, in particular, there is a demand for an evaluation method of a point defect region that can accurately classify an Nv region and an Ni region in the N region.

特開2004−87591号公報JP 2004-87591 A 特表2014−523139号公報Special table 2014-523139 gazette

従来技術では、例えば、特許文献1のように、遷移金属の故意汚染工程や3段階の熱処理工程を経た後に、少数キャリア拡散長を測定し、該測定値によりウェーハのNi領域とNv領域を検査区分する方法が用いられている。しかし、この方法では遷移金属の故意汚染工程や3段に及ぶ熱処理工程を経たのちに測定を行うため、結果判定が出るまでに時間を要するうえに、多くのコストが必要となる。さらには、遷移金属でウェーハを過剰に汚染した場合に、Ni領域とNv領域以外の領域でも過飽和に導入された遷移金属独自の析出物が現れ、測定の精度を下げてしまう可能性が高くなる。よって遷移金属の汚染量や面内分布を高精度で制御する必要があり、技術的に難易度が高い。   In the prior art, for example, as disclosed in Patent Document 1, minority carrier diffusion length is measured after the intentional contamination process of transition metal and three stages of heat treatment processes, and the Ni region and Nv region of the wafer are inspected based on the measured values. A classification method is used. However, in this method, since the measurement is performed after the transition metal intentional contamination process and the three-stage heat treatment process, it takes time to determine the result and a lot of cost is required. Furthermore, when the wafer is excessively contaminated with the transition metal, the transition metal's own precipitates introduced into the supersaturation also appear in regions other than the Ni region and the Nv region, and there is a high possibility of reducing the measurement accuracy. . Therefore, it is necessary to control the contamination amount and in-plane distribution of the transition metal with high accuracy, which is technically difficult.

また、特許文献2では、ドライ酸化によって酸化膜を形成したのちに表面起電力法(SPV法)により少数キャリア拡散長を測定し、これによりNv領域、Ni領域等の区分を行っている。しかし、ドライ酸化では格子間シリコンの導入が十分に起こらないと考えられ、更には、酸化時の汚染が酸化膜とシリコンの界面に存在することとなる。その結果、汚染がライフタイムキラーとして振る舞い、少数キャリア拡散長の測定値がばらつき、測定精度が悪化する要因となる。更に、特許文献2では、拡散長の絶対値を判定に使用しているが、シリコンウェーハの特性上、抵抗率や酸素濃度等の因子により絶対値での評価は困難であると考えられる。   In Patent Document 2, after forming an oxide film by dry oxidation, the minority carrier diffusion length is measured by a surface electromotive force method (SPV method), and thereby, the Nv region, the Ni region, and the like are classified. However, it is considered that the introduction of interstitial silicon does not occur sufficiently in dry oxidation, and further, contamination during oxidation exists at the interface between the oxide film and silicon. As a result, the contamination behaves as a lifetime killer, and the measured value of the minority carrier diffusion length varies, causing the measurement accuracy to deteriorate. Furthermore, in Patent Document 2, the absolute value of the diffusion length is used for the determination, but it is considered difficult to evaluate the absolute value due to factors such as resistivity and oxygen concentration because of the characteristics of the silicon wafer.

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、短時間かつ低コストで精度良くN領域の中からNv領域とNi領域とを区分することが可能なシリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and evaluates a point defect region of a silicon wafer that can accurately separate an Nv region and an Ni region from the N region in a short time and at a low cost. It aims to provide a method.

上記目的を達成するために、本発明は、シリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法であって、前記シリコンウェーハを、800〜1100℃で30〜90分のパイロジェニック酸化条件で熱酸化処理することで、前記シリコンウェーハのバルク中に格子間シリコンを導入する工程と、前記熱酸化処理工程により前記シリコンウェーハに成膜された熱酸化膜を、HFエッチング処理により除去する工程と、前記熱酸化膜除去工程後、前記シリコンウェーハにおいて少数キャリア拡散長を測定する工程と、前記測定工程で測定された少数キャリア拡散長に基づき点欠陥領域を評価する工程と、を有することを特徴とする点欠陥領域の評価方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention is a method for evaluating a point defect region of a silicon wafer, wherein the silicon wafer is thermally oxidized at 800 to 1100 ° C. under pyrogenic oxidation conditions for 30 to 90 minutes. A step of introducing interstitial silicon into the bulk of the silicon wafer, a step of removing a thermal oxide film formed on the silicon wafer by the thermal oxidation process by an HF etching process, and the thermal oxide film. A point defect region comprising: a step of measuring a minority carrier diffusion length in the silicon wafer after the removing step; and a step of evaluating the point defect region based on the minority carrier diffusion length measured in the measurement step. Provides an evaluation method.

このように、本発明では、少数キャリア拡散長の測定の前処理として、基本的には、熱酸化処理工程及び熱酸化膜除去工程のみを必須としており、また、これらの工程によってN領域の中からNi領域を特定できるため、短時間かつ低コストで点欠陥領域の精度のよい評価を行うことができる。そして、本発明では、Ni領域及びNi領域とNv領域の境界が判定できるので、N領域のうち特定されたNi領域以外の部分をNv領域と特定することができる。   As described above, in the present invention, basically, only the thermal oxidation process and the thermal oxide film removal process are indispensable as pre-processing for the minority carrier diffusion length measurement. Since the Ni region can be specified from the point, it is possible to evaluate the point defect region with high accuracy in a short time and at a low cost. In the present invention, since the Ni region and the boundary between the Ni region and the Nv region can be determined, a portion other than the identified Ni region in the N region can be identified as the Nv region.

このとき、前記少数キャリア拡散長の測定方法は表面起電力法又はウェーハライフタイム法とすることができる。   At this time, the method for measuring the minority carrier diffusion length may be a surface electromotive force method or a wafer lifetime method.

本発明では、これらのような方法で少数キャリア拡散長を測定することができる。   In the present invention, the minority carrier diffusion length can be measured by these methods.

また、前記シリコンウェーハは、p型のシリコンウェーハとすることができる。   The silicon wafer may be a p-type silicon wafer.

本発明のシリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法は、特にp型のシリコンウェーハの点欠陥領域の評価に有効な方法である。   The method for evaluating a point defect area of a silicon wafer according to the present invention is an effective method particularly for evaluating a point defect area of a p-type silicon wafer.

本発明の点欠陥領域の評価方法であれば、短時間かつ低コストで精度良くN領域の中からNv領域とNi領域とを区分することが可能である。   With the point defect region evaluation method of the present invention, the Nv region and the Ni region can be distinguished from the N region with high accuracy in a short time and at a low cost.

本発明の点欠陥領域の評価方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the evaluation method of the point defect area | region of this invention. 実施例及び比較例で行った点欠陥領域の評価手順を示したフロー図である。It is the flowchart which showed the evaluation procedure of the point defect area | region performed in the Example and the comparative example. 実施例及び比較例で熱処理前及び熱処理後に測定された少数キャリア拡散長のウェーハ面内分布を示すマップである。It is a map which shows the distribution in a wafer surface of the minority carrier diffusion length measured before heat processing and after heat processing in an example and a comparative example. 実施例の熱酸化処理で形成された欠陥分布と、欠陥の観察像である。It is the defect distribution formed by the thermal oxidation process of an Example, and the observation image of a defect.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.

以下、図1を参照して本発明のシリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法を説明する。   Hereinafter, a method for evaluating a point defect area of a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to FIG.

本発明は、シリコンウェーハの評価方法であり、より具体的には、該シリコンウェーハの評価から、シリコン単結晶インゴットにおける格子間シリコンが優勢な領域(Ni領域)を特定することが可能な方法である。特に、本発明は、p型のシリコンウェーハを評価対象とする場合に有効である。   The present invention is an evaluation method of a silicon wafer, and more specifically, a method capable of specifying a region (Ni region) where interstitial silicon is dominant in a silicon single crystal ingot from the evaluation of the silicon wafer. is there. In particular, the present invention is effective when a p-type silicon wafer is an evaluation target.

本発明のシリコンウェーハの評価方法は、シリコンウェーハを、800〜1100℃で30〜90分のパイロジェニック酸化条件で熱酸化処理することで、シリコンウェーハのバルク中に格子間シリコンを導入する工程(図1の(7))と、熱酸化処理工程によりシリコンウェーハに成膜された熱酸化膜を、HFエッチング処理により除去する工程(図1の(8))と、熱酸化膜除去工程後、シリコンウェーハにおいて少数キャリア拡散長を測定する工程(図1の(9))と、測定工程で測定された少数キャリア拡散長に基づき点欠陥領域を評価する工程(図1の(10))とを有する。   The silicon wafer evaluation method of the present invention is a process of introducing interstitial silicon into a silicon wafer bulk by thermally oxidizing the silicon wafer at 800 to 1100 ° C. under pyrogenic oxidation conditions for 30 to 90 minutes ( (7) in FIG. 1 and the step of removing the thermal oxide film formed on the silicon wafer by the thermal oxidation treatment process (FIG. 1 (8)), and the thermal oxide film removal step, The step of measuring the minority carrier diffusion length in the silicon wafer ((9) in FIG. 1) and the step of evaluating the point defect region based on the minority carrier diffusion length measured in the measurement step ((10) in FIG. 1). Have.

まず、本発明において評価対象とするシリコンウェーハは、例えば、CZ法等の方法によってシリコン単結晶インゴットを引上げ(図1の(1))、該インゴットをスライス加工(図1の(2))して作製したものとすることができる。   First, for a silicon wafer to be evaluated in the present invention, for example, a silicon single crystal ingot is pulled up by a method such as the CZ method ((1) in FIG. 1), and the ingot is sliced ((2) in FIG. 1). Can be produced.

また、シリコンウェーハは、ウェーハ表面に残存する加工歪みが予め除去されているものであることが特に好ましい。加工歪みがほとんど無いシリコンウェーハであれば、少数キャリア拡散長の測定精度がより向上するため、より精度の高い評価ができる。   Moreover, it is particularly preferable that the silicon wafer is one in which processing strain remaining on the wafer surface has been removed in advance. If the silicon wafer has almost no processing distortion, the measurement accuracy of the minority carrier diffusion length is further improved, so that a more accurate evaluation can be performed.

加工歪みがほとんど無いシリコンウェーハとしては、例えば、製品レベルのポリッシュドウェーハ(以降、PWとも呼称する)を用いればよい(図1の(11))。また、ポリッシュ工程の途中で抜き取ったシリコンウェーハを用いても良い。PWウェーハの製造工程では、加工工程を通過するにつれ、シリコンウェーハの表裏面のダメージが取り去られる。   For example, a product level polished wafer (hereinafter also referred to as PW) may be used as the silicon wafer having almost no processing distortion ((11) in FIG. 1). Moreover, you may use the silicon wafer extracted in the middle of the polishing process. In the manufacturing process of the PW wafer, the damage on the front and back surfaces of the silicon wafer is removed as it passes through the processing process.

また、シリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハをスライス加工し(図1の(2))、例えばN領域付近のシリコンウェーハをスラブサンプルとし(図1の(3))、該スラブサンプルを高精度平面研削し(図1の(4))、研削歪み除去のためのエッチングを行ったシリコンウェーハ(図1の(5))を評価対象のシリコンウェーハとしても良い。このようにシリコン単結晶インゴットからスラブサンプルを切り取って、Ni領域を特定したい場合には、スラブサンプルの加工歪みを除去してから本発明の評価方法を行うことが好ましい。   Further, a silicon wafer is sliced from a silicon single crystal ingot ((2) in FIG. 1), for example, a silicon wafer near the N region is used as a slab sample ((3) in FIG. 1), and the slab sample is subjected to high-precision surface grinding. However, a silicon wafer ((5) in FIG. 1) subjected to etching for removing grinding distortion may be used as an evaluation target silicon wafer ((4) in FIG. 1). As described above, when the slab sample is cut out from the silicon single crystal ingot to specify the Ni region, it is preferable to perform the evaluation method of the present invention after removing the processing strain of the slab sample.

また、評価対象のシリコンウェーハを熱酸化処理する(図1の(7))前に、洗浄(図1の(6))を行っても良い。この洗浄は、HF溶液による洗浄と、HF溶液による洗浄後のSC1洗浄を組み合わせて行っても良い。   Further, cleaning ((6) in FIG. 1) may be performed before the silicon wafer to be evaluated is thermally oxidized ((7) in FIG. 1). This cleaning may be performed by combining the cleaning with the HF solution and the SC1 cleaning after the cleaning with the HF solution.

次に、シリコンウェーハを、800〜1100℃で30〜90分のパイロジェニック酸化条件で熱酸化処理することで、シリコンウェーハのバルク中に格子間シリコンを導入する(図1の(7))。なお、パイロジェニック酸化条件とは、水蒸気を含むガス、例えば、水蒸気を含む酸素ガス等を酸化種とするウェット酸化のことを言う。酸化種としてはその他にも、水蒸気を含む窒素ガス、水蒸気を含むアルゴンガス等を用いることもできる。本発明者の研究の結果、点欠陥導入領域のうち、Ni領域では、800〜1100℃で30〜90分のパイロジェニック酸化条件で酸化処理することで、Ni領域に過飽和な格子間シリコンが導入されることが分かった。すなわち、ドライ酸化ではなくパイロジェニック酸化を行うことで、Ni領域に格子間シリコンを効率よく大量に導入することができることがわかった。   Next, the silicon wafer is thermally oxidized under pyrogenic oxidation conditions at 800 to 1100 ° C. for 30 to 90 minutes to introduce interstitial silicon into the bulk of the silicon wafer ((7) in FIG. 1). The pyrogenic oxidation condition refers to wet oxidation using a gas containing water vapor, for example, oxygen gas containing water vapor or the like as an oxidizing species. In addition, nitrogen gas containing water vapor, argon gas containing water vapor, or the like can be used as the oxidizing species. As a result of the inventor's research, in the Ni region among the point defect introduction regions, supersaturated interstitial silicon is introduced into the Ni region by oxidation treatment at 800 to 1100 ° C. under pyrogenic oxidation conditions for 30 to 90 minutes. I found out that That is, it was found that a large amount of interstitial silicon can be efficiently introduced into the Ni region by performing pyrogenic oxidation instead of dry oxidation.

このように過飽和に導入された格子間シリコンは、シリコンウェーハの熱酸化処理後の冷却過程において格子間シリコン同士で凝集し、その周辺には応力を生じ、応力を許容できなくなると転位が導入され結晶欠陥となる。Ni領域にパイロジェニック酸化条件下の熱酸化処理によって発生した転位の密度は、同様の熱酸化処理をNv領域等の他の領域に施した場合に比べて高密度になる。よって、後述のようにNi領域とNv領域との少数キャリア拡散長に大きく差が生じるため、Ni領域とNv領域とを正確に区別できる。   The interstitial silicon introduced into the supersaturation in this way aggregates between the interstitial silicons in the cooling process after the thermal oxidation treatment of the silicon wafer, and stress is generated in the periphery, and dislocations are introduced when the stress becomes unacceptable. It becomes a crystal defect. The density of dislocations generated in the Ni region by the thermal oxidation treatment under pyrogenic oxidation conditions is higher than that in the case where the same thermal oxidation treatment is applied to other regions such as the Nv region. Therefore, as will be described later, a large difference occurs in the minority carrier diffusion length between the Ni region and the Nv region, so that the Ni region and the Nv region can be accurately distinguished.

次に、熱酸化処理工程によりシリコンウェーハに成膜された熱酸化膜を、HFエッチング処理により除去する(図1の(8))。   Next, the thermal oxide film formed on the silicon wafer by the thermal oxidation process is removed by HF etching ((8) in FIG. 1).

熱酸化膜除去工程後、シリコンウェーハにおいて少数キャリア拡散長を測定する(図1の(9))。少数キャリア拡散長の測定方法は、本発明では、表面起電力法又はウェーハライフタイム法とすることができる。   After the thermal oxide film removing step, the minority carrier diffusion length is measured in the silicon wafer ((9) in FIG. 1). In the present invention, the minority carrier diffusion length measurement method can be a surface electromotive force method or a wafer lifetime method.

続いて、測定された少数キャリア拡散長に基づき点欠陥領域を評価する(図1の(10))。前述のように導入された転位は、少数キャリア拡散長を阻害する、所謂、ライフタイムキラー欠陥であることが知られており、この欠陥の作用により拡散長が、格子間シリコンが過剰な領域(即ち、上記の熱酸化処理によってNi領域に過飽和に格子間シリコンを導入された領域)では短くなる。よって、拡散長を正確にとらえられる測定装置を用いれば、熱酸化処理前にはNi領域であった部位が特定できる。   Subsequently, the point defect region is evaluated based on the measured minority carrier diffusion length ((10) in FIG. 1). The dislocations introduced as described above are known to be so-called lifetime killer defects that inhibit the minority carrier diffusion length, and due to the action of this defect, the diffusion length becomes a region in which interstitial silicon is excessive ( That is, it becomes shorter in the region where interstitial silicon is supersaturated in the Ni region by the thermal oxidation process. Therefore, if a measuring device that can accurately grasp the diffusion length is used, a site that was in the Ni region before the thermal oxidation treatment can be specified.

例えば、上記熱酸化処理を行い、熱酸化膜の除去後、少数キャリア拡散長を測定すると、少数キャリア拡散長の分布に、少数キャリア拡散長が低下している領域がリング状に現れる。このようなリング状の拡散長低下領域が現れた場合、そのシリコンウェーハはNi領域から切り出されたものであると容易に判定できる。   For example, when the minority carrier diffusion length is measured after the thermal oxidation process is performed and the thermal oxide film is removed, a region where the minority carrier diffusion length is reduced appears in a ring shape in the minority carrier diffusion length distribution. When such a ring-shaped diffusion length reduction region appears, it can be easily determined that the silicon wafer is cut out from the Ni region.

上記のように、少数キャリア拡散長の測定により得られた拡散長の分布に、拡散長の短い部位が見られるシリコンウェーハは、シリコン単結晶インゴットの格子間シリコンが優位な結晶部位から作製されたシリコンウェーハであると評価できる。これにより、例えば、CZ法により引上げ速度を漸減させて結晶を成長させた場合は、インゴットの結晶成長方向で言えば、そのウェーハより下、つまりメルト側から作製されたウェーハは全て格子間シリコンが優位な結晶である可能性が高いと判断できる。即ち、本発明の点欠陥領域の評価方法によって、シリコン単結晶インゴットのN領域中のNv領域とNi領域との境界を判定することができる。そして、本発明では、Ni領域が判定できるとともに、Ni領域とNv領域の境界が判定できるので、N領域のうち特定されたNi領域以外の部分をNv領域と特定することができる。   As described above, a silicon wafer in which a portion with a short diffusion length is seen in the diffusion length distribution obtained by measuring the minority carrier diffusion length was produced from a crystal portion where the interstitial silicon of the silicon single crystal ingot was dominant. It can be evaluated that it is a silicon wafer. Thus, for example, when a crystal is grown by gradually reducing the pulling rate by the CZ method, in terms of the crystal growth direction of the ingot, all the wafers made below the wafer, that is, from the melt side, have interstitial silicon. It can be judged that there is a high possibility that the crystals are dominant. That is, the boundary between the Nv region and the Ni region in the N region of the silicon single crystal ingot can be determined by the point defect region evaluation method of the present invention. In the present invention, since the Ni region can be determined and the boundary between the Ni region and the Nv region can be determined, a portion other than the specified Ni region in the N region can be specified as the Nv region.

なお、少数キャリア拡散長の長短は、抵抗率、酸素濃度等にも依存するため、品種間差が伴うが、シリコンウェーハ面内でのこれらの影響は格子間シリコンの寄与による拡散長の低下による影響よりも小さい。従って、本発明のような評価方法であれば、例えば、ウェーハ面内における少数キャリア拡散長が低下する位置と、ほとんど低下しない通常位置とを比較した拡散長の低下割合を規格化し、検査することで結晶品質を評価することもできる。   The length of minority carrier diffusion length depends on resistivity, oxygen concentration, etc., so there is a difference between varieties, but these influences in the silicon wafer surface are due to the decrease in diffusion length due to the contribution of interstitial silicon. Less than impact. Therefore, if the evaluation method is as in the present invention, for example, standardize and inspect the diffusion length reduction ratio comparing the position where the minority carrier diffusion length in the wafer surface is reduced and the normal position where there is almost no reduction. The crystal quality can also be evaluated.

例えば、少数キャリア拡散長の長い部位の100点の平均値より、少数キャリア拡散長が15%以上低い部位が20点以上確認できる場合はNi領域のシリコンウェーハと判定するなどすればよい。なお、上記のように、判定に用いる拡散長の差はドーパント濃度や酸素濃度によって変化するため適時変更しても良い。   For example, if 20 or more sites where the minority carrier diffusion length is 15% or more lower than the average value of 100 points of the site with a long minority carrier diffusion length can be confirmed, it may be determined as a silicon wafer in the Ni region. As described above, the difference in diffusion length used for determination changes depending on the dopant concentration and oxygen concentration, and may be changed as appropriate.

以上のように、本発明であれば、従来技術のような複雑かつ技術的に難易度が高く、測定精度のバラツキが多い手法によらず、基本的に、単段の熱酸化処理工程、熱酸化膜の除去工程、及び少数キャリア拡散長の測定によって、N領域中のNi領域を特定することができる。   As described above, according to the present invention, a single-stage thermal oxidation process, a thermal process is basically performed regardless of a method that is complicated and technically difficult as in the prior art and has a large variation in measurement accuracy. The Ni region in the N region can be specified by the oxide film removal step and the minority carrier diffusion length measurement.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例)
実施例では、図2に示すような本発明の点欠陥領域の評価方法に従った工程フローで、p型のシリコンウェーハの点欠陥領域を評価した。
(Example)
In the example, the point defect region of the p-type silicon wafer was evaluated by a process flow according to the point defect region evaluation method of the present invention as shown in FIG.

まず、本実施例では、CZ法によって引き上げたp型のシリコン結晶インゴットの格子間シリコンの優位な位置(Ni領域)から切り出したスラブウェーハを評価用のp型のシリコンウェーハとして準備した(図2の(1)〜(3))。このように、シリコン単結晶インゴットのNi領域を含むインゴットから切り出したことが予め分かっているp型のシリコンウェーハを準備した。   First, in this example, a slab wafer cut out from a preferential position (Ni region) of interstitial silicon in a p-type silicon crystal ingot pulled up by the CZ method was prepared as a p-type silicon wafer for evaluation (FIG. 2). (1) to (3)). Thus, a p-type silicon wafer that was previously known to be cut out from an ingot including a Ni region of a silicon single crystal ingot was prepared.

次に、シリコンウェーハの加工歪みを除去するために、高精度平面研削及び研削歪み除去エッチングを行った(図2の(4)〜(5))。加工歪みの除去後、HF洗浄及びSC1洗浄を行った(図2の(6))。   Next, in order to remove the processing distortion of the silicon wafer, high-precision surface grinding and grinding distortion removal etching were performed ((4) to (5) in FIG. 2). After removal of the processing strain, HF cleaning and SC1 cleaning were performed ((6) in FIG. 2).

次に、熱酸化処理前の少数キャリア拡散長を表面起電力法により測定した(図2の(7))。   Next, the minority carrier diffusion length before the thermal oxidation treatment was measured by the surface electromotive force method ((7) in FIG. 2).

次に、シリコンウェーハをパイロジェニック酸化条件下、950℃で90分熱酸化処理することで、シリコンウェーハのバルク中に格子間シリコンを導入した(図2の(8))。その後、シリコンウェーハを十分に冷却し、HF溶液によるエッチングで熱酸化膜を除去した(図2の(9))。   Next, the silicon wafer was thermally oxidized at 950 ° C. for 90 minutes under pyrogenic oxidation conditions to introduce interstitial silicon into the bulk of the silicon wafer ((8) in FIG. 2). Thereafter, the silicon wafer was sufficiently cooled, and the thermal oxide film was removed by etching with an HF solution ((9) in FIG. 2).

次に、熱酸化処理及び熱酸化膜除去後の少数キャリア拡散長を表面起電力法により測定した(図2の(10))。   Next, the minority carrier diffusion length after thermal oxidation treatment and removal of the thermal oxide film was measured by the surface electromotive force method ((10) in FIG. 2).

次に、少数キャリア拡散長に基づき点欠陥領域を評価した(図2の(11))。図3に熱酸化処理前及び熱酸化処理後に測定された少数キャリア拡散長のウェーハ面内分布を示す。なお、ウェーハエッジの影響を除外するために、ウェーハ外周端より5mm以上内側の位置の少数キャリア拡散長のデータのみを用いた。   Next, the point defect region was evaluated based on the minority carrier diffusion length ((11) in FIG. 2). FIG. 3 shows the in-wafer distribution of minority carrier diffusion length measured before and after thermal oxidation. In order to exclude the influence of the wafer edge, only the minority carrier diffusion length data at a position 5 mm or more inside from the outer peripheral edge of the wafer was used.

図3からわかるように、実施例の熱酸化処理後ではシリコンウェーハの中心から半径の二分の一程度離れた位置に帯状(ウェーハ全面においてはリング状)の少数キャリア拡散長の低下部分が確認される。この少数キャリア拡散長の低下部分は上述のように、熱酸化処理前では、格子間シリコンが優勢なNi領域であったと推測できる。よって、このシリコンウェーハが、シリコン単結晶インゴットのNi領域から切り出されたものであると容易に評価できた。このように、本発明の評価方法であれば、容易にp型シリコンウェーハの点欠陥領域を評価できることが確認された。   As can be seen from FIG. 3, after the thermal oxidation treatment of the example, a band-like (ring shape on the entire surface of the wafer) reduced minority carrier diffusion length was confirmed at a position about a half of the radius from the center of the silicon wafer. The As described above, it can be presumed that this reduced portion of the minority carrier diffusion length was a Ni region in which interstitial silicon was dominant before the thermal oxidation treatment. Therefore, it could be easily evaluated that this silicon wafer was cut from the Ni region of the silicon single crystal ingot. Thus, it was confirmed that the point defect region of the p-type silicon wafer can be easily evaluated with the evaluation method of the present invention.

また、パイロジェニック酸化条件下の熱酸化処理後のシリコンウェーハにおいて、レーザーテック社製 MAGICSを用いた欠陥位置の特定と、位置を特定した欠陥の鏡焦点レーザー顕微鏡(MAGICSに搭載)によるウェーハ表面からの観察と、該欠陥の断面サンプルの作製及びTEM(透過型電子顕微鏡)による断面観察とを行った。図4に、欠陥位置のマップと、鏡焦点レーザー顕微鏡及びTEMにより得られた像とを示す。図4からわかるように、予想通り、パイロジェニック酸化条件下の熱酸化処理により、Ni領域に少数キャリア拡散長を低下させる転位が発生していることが確認できた。   In addition, in silicon wafers after thermal oxidation treatment under pyrogenic oxidation conditions, the position of defects using MAGICS manufactured by Lasertec Co., Ltd., and the defect whose position is specified from the wafer surface by a mirror focus laser microscope (mounted on MAGICS) are identified. Observation, preparation of a cross-sectional sample of the defect, and cross-sectional observation with a TEM (transmission electron microscope) were performed. FIG. 4 shows a map of defect positions and an image obtained by a mirror focus laser microscope and TEM. As can be seen from FIG. 4, it was confirmed that dislocations that reduce the minority carrier diffusion length occurred in the Ni region by thermal oxidation under pyrogenic oxidation conditions, as expected.

(比較例)
パイロジェニック酸化条件下の熱酸化処理の代わりに、窒素雰囲気下、950℃で90分の熱処理(図2の(108))を行ったこと以外、実施例と同様にシリコンウェーハの点欠陥領域を評価した。なお、比較例では、実施例と同じp型のシリコン単結晶インゴットにおいて、実施例で用いたシリコンウェーハと隣り合うようにサンプルを採取したスラブウェーハを評価用のp型のシリコンウェーハとして用いた。よって、比較例で準備したシリコンウェーハは、シリコン単結晶インゴットのNi領域から切り出したことが予め分かっているものであった。
(Comparative example)
Instead of thermal oxidation treatment under pyrogenic oxidation conditions, a point defect region of a silicon wafer was formed in the same manner as in the example except that heat treatment was performed at 950 ° C. for 90 minutes ((108) in FIG. 2) in a nitrogen atmosphere. evaluated. In the comparative example, in the same p-type silicon single crystal ingot as in the example, a slab wafer obtained by taking a sample adjacent to the silicon wafer used in the example was used as a p-type silicon wafer for evaluation. Therefore, it was previously known that the silicon wafer prepared in the comparative example was cut out from the Ni region of the silicon single crystal ingot.

その結果、図3から分かるように、比較例では、実施例のような少数キャリア拡散長の帯状の分布等といった特徴的な分布は現れなかった。この結果から、比較例の手法では、シリコン単結晶インゴットのNi領域から切り出されたものであると判定できないことが確認された。   As a result, as can be seen from FIG. 3, in the comparative example, a characteristic distribution such as a band-like distribution of minority carrier diffusion lengths as in the example did not appear. From this result, it was confirmed that the method of the comparative example could not be determined as being cut out from the Ni region of the silicon single crystal ingot.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

Claims (3)

シリコンウェーハの点欠陥領域の評価方法であって、
前記シリコンウェーハを、800〜1100℃で30〜90分のパイロジェニック酸化条件で熱酸化処理することで、前記シリコンウェーハのバルク中に格子間シリコンを導入する工程と、
該熱酸化処理工程により前記シリコンウェーハに成膜された熱酸化膜を、HFエッチング処理により除去する工程と、
該熱酸化膜除去工程後、前記シリコンウェーハにおいて少数キャリア拡散長を測定する工程と、
該測定工程で測定された少数キャリア拡散長に基づき点欠陥領域を評価する工程と、
を有することを特徴とする点欠陥領域の評価方法。
A method for evaluating a point defect area of a silicon wafer,
Introducing the interstitial silicon into the bulk of the silicon wafer by thermally oxidizing the silicon wafer at 800-1100 ° C. under pyrogenic oxidation conditions for 30-90 minutes;
Removing the thermal oxide film formed on the silicon wafer by the thermal oxidation treatment step by HF etching;
After the thermal oxide film removing step, measuring the minority carrier diffusion length in the silicon wafer;
Evaluating the point defect region based on the minority carrier diffusion length measured in the measurement step;
A point defect region evaluation method characterized by comprising:
前記少数キャリア拡散長の測定方法は表面起電力法又はウェーハライフタイム法とすることを特徴とする請求項1に記載の点欠陥領域の評価方法。   2. The point defect region evaluation method according to claim 1, wherein the minority carrier diffusion length measurement method is a surface electromotive force method or a wafer lifetime method. 前記シリコンウェーハを、p型のシリコンウェーハとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の点欠陥領域の評価方法。   The point defect region evaluation method according to claim 1, wherein the silicon wafer is a p-type silicon wafer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007088421A (en) * 2005-08-26 2007-04-05 Sumco Corp Surface defect evaluation method of silicon wafer
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